Gassensorik und Membrane
auf Basis von Hochleistungskeramiken

Temperaturbeständige Funktionskeramiken gewinnen in der Materialanwendung immer größere Bedeutung.

Mikroporöse SiBC-Membran zur Wasserstoff-Separation
Mikroporöse SiBC-Membran zur Wasserstoff-Separation

Weitere Schwerpunkte der Arbeitsgruppe beschäftigen sich mit der gezielten Synthese von Funktionskeramiken für Anwendungen im Bereich der Mikrosystemtechnik, der Optoelektronik (LEDs), Druck-, Temperatur- und Gassensorik sowie thermobeständiger keramischer Membrane zur Gasseparation.

Gassensor auf der Basis von polykristallinem In2O3
Gassensor auf der Basis von polykristallinem In2O3

Dabei ist die Korrelation von Materialeigenschaften mit der Molekularstruktur des eingesetzten präkeramischen Polymers von großer Wichtigkeit.

Die Integration modernster spektroskopischer Methoden ermöglicht ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der neuen Funktionskeramiken.

M. Sc. Sefa Akca

Supervisors: Ralf Riedel , Norbert Nicoloso

This project aims to further the understanding of gas kinetics on surfaces, specifically the detection of adsorbing and desorbing molecules. In the field of gas sensing, electrical measurements, specifically conductance changes of the substrate are correlated with surface kinetics due to the charge transfer between substrate and adsorbent and provide very high quantitative sensitivity [1]. However, this approach fails to provide qualitative information. To this end, this project proposes to the use MIR Spectroscopy in combination with a graphene transistor substrate in order to fill the gap in qualitative analysis. Graphene with its very high theoretical surface area and incredible electronic properties, is an ideal substrate to use in gas sensing.

To realize this idea, time-resolved MIR Reflection Spectroscopy as well as MIR Ellipsometry are utilized. Time evolution of the adsorbents MIR finger-print characteristics yield both quantitative and qualitative information [2]. These results are then also correlated with simultaneous conductance measurements from the graphene substrate.

References:

[1] A. Gurlo, and R. Riedel, „In Situ and Operando Spectroscopy for Assessing Mechanisms of Gas Sensing“, Angew. Chem. Int. Ed., 46, 3826-3848 (2007).

[2] Fonseca, A. A., Gardner, P., Torbati, R., Sakakini, B. H., & Waugh, K. C. (2004). The determination of desorption rate constants by monitoring of the time dependence of the decay of infrared bands – Dynamic infrared spectroscopy. Journal of Catalysis, 221(2), 313–318.